44.1 kHz 샘플링 비율의 표준 CD음질의 오디오 신호를 인터넷 상에서 전송 및 분배하기 위해서 네트워크 대역폭과 저장 공간의 제한점을 고려해야 한다. 이러한 제한은 오디오 신호의 샘플링 비율을 낮추거나 MP3와 같은 오디오 데이터 압축 기법을 이용하여 해결할 수 있지만, 공통적으로 고 주파수 (High frequency) 대역의 정보가 손실 된다는 문제가 발생한다. 이러한 고 주파수 손실은 결국 저 샘플링 비율의 오디오 신호를 생성하게 되며 표준 CD음질을 가지는 오디오 신호보다 제한된 저 주파수 대역만을 재생할 수 있게 된다. 일반적으로 오디오 신호의 고주파 성분은 위치정보와 명료도, 재생 환경 등에 대한 음의 풍부한 정보를 제공한다. 본 논문의 목적은 LMS 적응 필터링과 DWT 분석/합성을 이용하여 저 샘플링 비율을 가지는 오디오 신호로부터 고 주파수 대역의 정보를 효과적으로 추정하는 것이다. 제안된 알고리즘은 DWT 영역에서 LMS 적응 알고리즘을 이용하여 고 주파수 정보를 추정하고 DWT 합성을 이용하여 고 주파수 정보가 강화된 고음질의 오디오 신호를 재생한다. 제안된 알고리즘의 성능 평가를 위해 실제 음성신호와 음악 신호를 이용하여 컴퓨터 모의 실험과 청취 평가를 수행하여 기존 알고리즘과 비교하였으며, 실험 결과 제안된 알고리즘의 우수성을 확인하였다.
3차원 공간에서 음원으로부터 사람의 귀로 음향적인 전달 과정을 표현하는 머리전달함수는 사람이 음원의 위치를 판단할 수 있는 중요한 정보를 포함하고 있으며, 이를 이용하여 실질적으로는 존재하지 않는 음원을 근사적으로 생성할 수 있다. 그러나 각 청자에 특화되지 않는 머리전달함수를 사용함으로 인해 전후 방향이나 상하 방향의 혼동이 발생하게 되어 음상정위 성능이 저하된다. 이 논문에서는 머리전달함수를 통해 생성된 입체음향을 인간의 청각 특성을 사용하여 개선하는 알고리즘을 제안한다. 머리전달함수가 적용된 사운드 신호의 전역 마스킹 값을 계산한 후, 청자에게 크게 영향을 미치는 주파수 대역만을 추출하여 이를 강조함으로서 각 방향에 해당하는 인지 특성을 부각시키는 방법을 제안하였으며, 제안된 방법의 성능을 청감테스트를 통해 증명하였다.
치아의 와동에 수복된 치과용 복합레진을 광(LED) 조사를 통해 정화 수축시키면서 음향방출(acoustic emission, AE) 신호를 검출하였다. 비모수 통계법인 Mann-Whitney법과 Kruskal-Wallis법을 이용하여 시편의 재질과 계면의 접착조건에 따른 AE hit event 수와 최대진폭을 비교 평가하였다. PMMA와 치아시편으로부터 검출된 선호의 최대진폭은 정착조건에 따른 차이가 없었지만 스테인리스 시편으로부터 검출된 신호는 접착조건에 따라 최대 진폭의 차이가 있었다(p<0.05). AE hit event 수는 양호한 접착조건에서 시편의 재질에 따라 차이가 있었고(p<0.05), 세가지 재질의 시편 모두 접착조건이 양호한 실험에서 AE 신호가 적게 검출되었다. SEM을 이용하여 계면에 생성된 캡을 측정한 결과 AE가 많이 검출되고 검출된 신호의 최대 진폭이 큰 시편에서 갱의 폭이 넓고 형성 비율이 높았다.
파라메트릭 송파 방식을 공기중에서의 음향 변환기에 적용시키기 위한 검토로써, 비교적 공진 주파수가 낮은 기중 초음파 발생 소자를 이용하여 파라메트릭 송파기를 제작하였다. 실험에서는 송파기로서 공진주파수 38.6kHz를 갖는 음원을 제작하여 이용하였다. 비선형 왜곡으로부터 파라메트릭 어레이에 의한 차주 파수가 발생함을 알아보기 위하여 1kHz의 차주파수를 갖도록 38.1kHz와 39.1kHz의 1차파를 신호발생기로부터 인가하고 마이크로폰을 사용하여 수신하였다. 공기중에서 파라메트릭 효과의 확인을 통하여 파라메트릭 송파기에서 방사되는 1차파와 전파경로중에서 생성하는 2차파의 거동을 이론면에서 고찰하고, 실험 결과와의 비교 검토를 행하여 기중 파라메트릭 송파기 개발의 가능성을 검토하여 보았다.
음파의 비선형 현상을 통해 수행되는 파라메트릭 송파 방식을 공기 중에서의 음향 변환기에 적용시키기 위해 비교적 공진 주파수가 낮은 기중 초음파 발생 소자들을 배열시켜 기중 지향성 음원을 제작하였다. 이 송파기를 이용하여 비선형 왜곡이 발생함을 알아보기 위하여 2kHz의 차주파수를 갖도록 37.12kHz와 39.12kHz의 메인 주파수 음파를 신호발생기로부터 인가하고 이를 방사한 후 마이크로폰을 통해 수신하였다. 공기 중에서의 파라메트릭 효과의 확인을 통하여 파라메트릭 송파기에서 방사되는 메인 주파수 음파와 전파 경로 중에서 생성되는 차주파수 음파의 거동을 고찰하고, 실험 결과로부터 기중 파라메트릭 송파기 개발의 가능성을 검토하여 보았다.
균열선단에 발생하는 손상역은 재료의 파괴인성 메카니즘을 알 수 있게 하는 중요한 영역이다. 본 연구에서는 고무변성 에폭시 수지의 균열선단 손상역의 생성 및 성장 과정을 음향방출법을 이용하여 조사하였다. 고무변성 에폭시 수지의 고무함량은 5 wt%와 15 wt%로 하였고, 3점 굽힘시험편을 사용하여 모드 I 파괴시험에 대한 각 시험편의 파괴인성값을 구하였다. 또한, 균열선단의 손상역과 그 내부의 고무입자 변형상태를 편광현미경과 원자력간 현미경을 사용하여 관찰하였다. 고무변성 에폭시 수지의 균열선단부의 손상역은 파괴하중의 약 13 % 하중에서 생성이 되어, 약 57 % 하중까지 균열개시 없이 성장하였다. 57 % 하중 근처에서 개시만 균열은 최대하중부근까지 고착-활강거동을 반복하면서 안정 / 불안정 파괴로 진전하였다 이 과정에서 발생한 음향방출신호의 시간-주파수 분석결과, 고투입자 내부에서의 케비테이션 생성단계에서 주파수대역은 0.15 ∼ 0.20 MHz 이었고, 그 후의 안정 및 불안정시의 주파수 대역은 0.20∼0.30MHz 이었다.
고품질, 고기능 오디오에 대한 대중적인 수요가 증대되고 있는데, 이는 첫째로 레코딩 기술의 발달, 둘째로 저장매체와 발달과 코딩기술의 발달에 의한 오디오 저장 데이터 량의 증가, 또한 디지털 출력회로에 의해 가능해진 저렴한 고음질 오디오 출력장치에 그 원인이 있다고 할 수 있다. 더구나, 발달된 디지털 신호처리 기술로 각종 필터의 구현, 음장제어, 3차원 사운드 효과 등이 가능해져서 시장에서의 수요를 견인하는 새로운 오디오 장치의 개발이 필요한 상황이다. 이러한 요구에 부응하여 디지털 음원들을 입력받아 임의의 필터링을 실행하고, 출력 유닛의 공간적, 음향적 특성을 상위제어기로부터 입력받아 전 신호경로 상에 디지털 신호처리 하여 출력신호를 생성하는 장치가 요구된다. 이는 단순히 청취만 가능했던 기존의 수동적이고 일방적인 오디오 서비스와 달리 청취자가 자신의 취향에 따라 음악을 들을 수 있는 능동적인 오디오 서비스가 가능해졌다.
수중음향통신 시스템의 성능은 다중경로 전달특성에 의해 발생하는 인접심볼간 간섭(ISI, Inter-Symbol Interference)과 도플러 편이(Doppler shift)에 영향을 받는다. 그러므로 해양도파관 환경의 수치실험은 다중경로에 의해 발생하는 시간 확산과 송 수신기의 움직임으로 발생하는 도플러 편이로 인한 시변동성을 고려해야 한다. 본 논문에서는 해양도파관 환경의 변동성을 고려한 가상의 신호 생성 시뮬레이터인 VirTEX(Virtual Time series EX-periment)를 활용[10]하여 시뮬레이터 기반 수중음향통신 시스템의 성능을 검증하였다. 수중음향통신 시스템 성능 검증을 위해 해상실험에서 획득한 실측데이터와 VirTEX 기반 수치모의 된 데이터의 채널응답분석 및 통신성능 분석을 수행한다. 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 탐침신호의 채널 임펄스 응답(channel impulse response) 분석결과 다중경로 개수와 깊이에 따른 채널응답의 변화 경향이 매우 유사함을 확인하였으며, 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 통신신호의 BER(Bit Error Rate)을 통하여 VirTEX 시뮬레이터를 활용한 수중음향통신 시스템의 통신성능을 확인하였다.
디지털 미디어와 통신 네트워크의 급속한 발전으로 지적소유권 보호 기술이 절실히 요구된다. 본 논문에서 영상컨텐츠에 소유자의 음성신호를 삽입할 수 있는 새로운 영상 워터마킹 방법을 제안한다. 제안한 방법은 삽입할 워터마크로 음성신호를 이용하기 때문에 청각적으로 소유권을 주장하는데 매우 유리하다 그리고 LBX (Linear Bit expansion)에 의해 인터리빙하여 음성 워터마크를 삽입하기 때문에 공격에 의해 변형되거나 특히 제거된 음성신호를 복구할 수 있는 이점을 가진다. 본 방법은 다음세가지 기본 절차를 포함한다. 첫째, 아날그 소유자음성 신호를 PCM에 의해 부호화하고 새로운 디지털 워터마크를 생성한다. 둘째, 제안한 LBX에 의해 음성 워터마크를 인터리빙한다. 마지막으로 영상 컨텐츠를 이산 Haar 웨이브렛변환 (DHWT) 하고 저주파 영역을 마킹공간으로 하여 인터리빙 된 음성워터마크를 삽입한다. 실험 결과 본 연구에서 제안한 소유자 음성신호의 워터마크 삽입방법은 기존 워터마크 정보보다 눈에 보이지 않게 많은 정보량을 삽입할 수 있고 표준영상압축방식인 JPEG 손실압축과 특히 영상의 일부가 제거되는 영상절단과 영상회전 공격에 대해 강인성을 강건히 할 수 있었다.
본 논문에서는 최근에 연구되어 발표된 하나의 선을 사용하여 여러 채널의 음향 신호를 전송하는 기술인 다채널 직렬연결 스피커 시스템에 USB 인터페이스를 사용하여 PC 환경에서 보다 많은 채널의 음향 신호를 제어할 수 있는 시스템을 제시하였다. USB 호스트에서 음원 파일을 분석하고 처리한 후 전송 알고리즘에 맞게 패킷을 생성하여 오디오 데이터를 실시간으로 전송한다. 각 스피커에서는 해당하는 디지털 신호만을 검출하여 처리한 후 DAC를 통해 음향을 재생한다. 사용자는 PC에서 시스템을 GUI 환경을 통해서 쉽게 제어할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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